Изучение Кисловодского и Ессентукского месторождений углекислых минеральных вод на основе информационного анализа

Королёв, Борис Игоревич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Изучение Кисловодского и Ессентукского месторождений углекислых минеральных вод на основе информационного анализа
ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Изучение Кисловодского и Ессентукского месторождений углекислых минеральных вод на основе информационного анализа"

На правах рукописи

004610233

КОРОЛЕВ Борис Игоревич

ИЗУЧЕНИЕ КИСЛОВОДСКОГО И ЕССЕНТУКСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕКИСЛЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИОННОГО АНАЛИЗА

Специальность 25.00.07 - Гидрогеология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 4 ОКТ 2010

МОСКВА 2010

004610233

Работа выполнена на кафедре гидрогеологии Российского государственного геологоразведочного университета имени Серго Орджоникидзе

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Александр Борисович Лисенков

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Владимир Бориевич Адилов

доктор геолого-минералогических наук, профессор Александр Петрович Хаустов

Ведущая организация:

ОАО «Нарзан», Кисловодск

Защита диссертации состоится 30 сентября 2010 г. в 15 часов в ауд. 5-49 на заседании диссертационного совета ДМ 212.121.01 при Российском государственном геологоразведочном университете по адресу: 117997, г. Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д.23

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного геологоразведочного университета имени Серго Орджоникидзе

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 117997, г. Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д. 23, Российский государственный геологоразведочный университет, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.121.01

Автореферат разослан < • августа 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Актуальность работы. Территория Кавказских Минеральных Вод (КМВ) имеет статус особо охраняемого эколого-курортного региона, учрежденный указом Президента Российской Федерации от 27.03.1997, и характеризуется широким развитием совокупности ценных в бальнеологическом отношении, редко встречающихся в природе минеральных вод и благоприятных климатических факторов. Благодаря высокоэффективным бальнеологическим свойствам, минеральные воды региона КМВ по праву пользуются известностью не только на территории Российской Федерации, но и за её пределами. Среди них выделяются углекислые, сероводородные, углекисло-сероводородные и радоновые, в том числе имеющие мировую известность: "Ессентуки-17", "Ессентуки-4", "Нарзан", "Славяновская", "Смирновская". Тем не менее, по данным государственного мониторинга подземных вод в регионе КМВ отмечается ухудшение качества минеральных вод. В результате совокупного техногенного воздействия на геологическую среду из баланса потребления выведены некоторые разновидности питьевых и бальнеологических вод. На Кисловодском курорте - это источник «Чивелли», на Ессентукском - источники «Ессентуки 20» и «Гаазо-Пономаревский». Высоко востребованная минеральная вода главного источника «Нарзан» (каптированный источник в Курортном парке) загрязнена микробиологически, и часть её после санации используется здравницами курорта для ванн. В связи с повсеместной застройкой г.Ессентуки, нарастает риск загрязнения жемчужины Кавказских Минеральных Вод - источников «Ессентуки-17» и «Ессентуки-4», находящихся в черте города и в Лечебном парке.

В связи с высоким спросом на природные минеральные столовые воды в регионе КМВ отмечается активизация строительства новых заводов-розлива и реконструкция ранее сооруженных, что вызывает постановку геологоразведочных работ на многих участках, ранее считавшихся неперспективными по некондиционному содержанию углекислоты и минерализации в подземных водах. На сегодня в округе горно-санитарной охраны региона КМВ уже имеется более 500 скважин различного назначения на высоконапорные минеральные воды. Техническое состояние ряда скважин оценивается как неудовлетворительное, а иногда и как аварийное, что создает опасность возникновения экологических проблем на ряде эксплуатируемых месторождениях минеральных вод. По этой причине возникла необходимость поисков новых месторождений минеральных вод с привлечением нестандартных методов изучения, обеспечивающих сохранность экологического состояния территории. Кроме того, использование нестандартных методов позволит повысить экономическую эффективность поисковой стадии за счет снижения затрат на проведение буровых работ и геофизических исследований. Такой подход становится реальным в процессе создания пространственных информационных моделей, адаптирующихся к реальной ситуации в процессе обучения на хорошо изученных участках и распознавания гидрогеологической ситуации в районах, где ведутся поиски месторождений минеральных вод.

Цель работы. Изучение Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод, что включает в себя создание пространственных информационных моделей этих месторождений для уточнения условий формирования минеральных вод, а также для прогнозирования наличия зон различной минерализации и повышенной концентрации углекислоты в подземных водах.

Основные задачи исследований.

1. Усовершенствование и адаптация алгоритма информационного анализа для целей изучения месторождений минеральных вод;

2. Составление перечня признаков для построения пространственных информационных моделей Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод;

3. Выбор оптимального комплекса информативных простых и сложных признаков и выполнение серии операций по распознаванию выходных показателей Y* в тестовых и прогнозных частях моделей;

4. Картирование выявленных участков повышенных концентраций углекислоты и минерализации в пределах прогнозных частей изучаемой территории;

5. Интерпретация матриц взаимной информативности и уточнение закономерностей формирования минеральных вод на территории Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод.

Личный вклад автора и методы исследований. Настоящая диссертационная работа является логическим продолжением научных работ, проводимых на кафедре гидрогеологии РГГРУ под руководством профессора, д.г.-м.н. А.Б Лисенкова, которая расширяет методические подходы к изучению и поискам месторождений углекислых минеральных вод. Автором расширены возможности информационного анализа и проведена его адаптация, применительно к изучению месторождений углекислых минеральных вод региона КМВ. Методы исследований заключались в использовании широкого комплекса средств, включающего анализ и обобщение фондовых и литературных данных, дешифрирование космических изображений, обработку данных в ГИС среде, информационные расчеты, анализ и графическую интерпретацию полученных результатов.

Фактическая основа исследований. Исходным геолого-гидрогеологическим материалом, положенным в основу исследований, послужили:

- результаты буровых, геологических и гидрогеологических работ, проводимых на изучаемой территории в разные годы;

- данные дистанционного зондирования Земли, выполненного сенсором Landsat ТМ;

- опубликованная и фондовая литература большого числа авторов, в том числе:

A.M. Овчинникова, А.Б. Островского, Н.С. Погорельского, В.Г. Тимохина, С.А. Шагоянца,

B.Б. Адилова, А.Б. Лисенкова и других.

Научная новизна.

1. Усовершенствован и адаптирован алгоритм информационного анализа для целей изучения и прогнозирования месторождений минеральных вод региона КМВ;

2. Впервые были построены пространственные информационные модели Кисловодского и Ессентукского месторождений углекислых минеральных вод, на основе которых были выделены поисковые признаки на минеральные воды типа «Нарзан» и «Ессентуки».

3. На основе информационного анализа были уточнены основные закономерности формирования углекислых минеральных вод Кисловодского и Ессентукского месторождений, и установлена роль линеаментов различных простираний в формировании минеральных вод типа «Нарзан» и «Ессентуки».

Практическая значимость. Информационный анализ позволяет снизить экономические затраты при проведении поисковых работ в условиях достаточной изученности региона, за счет обучения и тестирования модели на известных участках и распознавания гидрогеологической ситуации на недостаточно изученных территориях. Также информационный анализ может быть применен при гидрогеологическом картировании в условиях недостаточной обеспеченности пунктами получения информации.

* - В качестве У автор в работе рассматривает основные лечебные макросвойства минеральных вод - минерализацию и концентрацию углекислоты

Защищаемые положения.

1. Использованный в работе алгоритм информационного анализа позволил выделить информативные признаки, характеризующие особенности геологического строения и гидрогеологических условий месторождений углекислых минеральных вод КМВ.

2. Для месторождений минеральных вод типа «Нарзан» и «Ессентуки» определены конкретные ландшафтные, геологические, тектонические и гидрогеологические информативные признаки, по которым выполнено прогнозирование участков с повышенной концентрацией COj и различной величиной минерализации минеральных вод.

3. Созданные пространственные информационные модели изученных месторождений уточнили основные закономерности их формирования и подтвердили гипотезу глубинного генезиса углекислоты.

Апробация результатов исследований. Работа прошла апробацию и получила одобрение на научных конференциях: «Молодые - наукам о Земле», Москва, РГТРУ, 2010; Международной научной конференции: «Гидрогеология в начале XXI века», Новочеркасск, НПИ, 2006; Научной конференции: «Гидрогеология, инженерная геология и гидрогеоэкология», Томск, ТПУ, 2005; Международном симпозиуме «Будущее гидрогеологии: современные тенденции и перспективы», Санкт-Петербург, 2007; семинаре ЗАО «Геолинк» «Актуальные вопросы гидрогеологии и геоэкологии», Москва, 2009 г. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 3 работы в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы, содержащего 94 наименования, изложена на 151 странице, содержит 34 рисунка, 19 таблиц и 33 приложения.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору кафедры гидрогеологии РГГРУ, заслуженному деятелю науки РФ, д.г.-м.н. А.Б. Лисенкову за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы; заведующему кафедрой гидрогеологии РГТРУ, заслуженному деятелю науки РСФСР, д.г.-м.н. В.М. Швецу и всем сотрудникам кафедры гидрогеологии за внимание и всестороннюю помощь. Автор крайне признателен сотрудникам Федерального агентства по недропользованию «Роснедра» к.г.-м.н. Е.В. Попову и к.г.-м.н. Р.В. Групшну за помощь при выполнении работы. Автор благодарит д.г.-м.н., профессора кафедры гидрогеологии РГГРУ, д.г.-м.н. В.А. Грабовникова, доцента кафедры гидрогеологии РГТРУ, к.г.-м.н. Н.В. Фисун, к.г.-м.н. Е.Г. Потапова (ОАО «Холод»), к.г.-м.н. А.Н. Клюквина (ЗАО «Геолинк»), к.г.-м.н. A.B. Платонову (ФГУГП «Гидроспецгеология») за ценные советы.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и основные задачи работы, показаны научная новизна и практическая значимость исследований.

информационных характеристик при декодировании, хотя некоторые идеи по применению элементов теории информации для распознавания образов предлагались и ранее (И.И. Елисеева, Рукавишников В.О.,1977).

Наиболее яркие примеры реализации существующих алгоритмов распознавания образов в геологических исследованиях приведены в работах Губермана Ш.А (1987), Никитина А.А.(1984), Еремеева А.Н.(1976), Пинелиса Р.Г. с соавторами (1975). Большинство из них базируется на логических правилах, заложенных в алгоритмы «Кора -1, -2, -3», «Перебор», «Тупиковых тестов», «Tay», «Энтропия» и др.

Приведенные выше алгоритмы реализованы на практике в геологии для корреляции разрезов скважин, интерпретации результатов каротажа, изучении сейсмичности отдельных регионов, прогнозировании месторождений олова, ртути и.т.д.

Широкое применение аппарата теории информации нашло в географических науках и наиболее интересной в этом отношении является монография А.Д.Арманда (1975), в которой автор аргументировано иллюстрирует возможность генерации и передачи информации в пределах физико-географических систем и между ними.

В качестве примера практического использования энтропийной меры информации в геологии следует привести работы Е.Б.Высокоостровской и Д.С.Зеленецкого (1968). Информационную энтропию авторы аппроксимируют, как вероятность наличия рудного тела, которая впоследствии заменяется частотой встречаемости признаков оруденения в интервалах их квантования.

Первой работой по использованию теории информации в инженерной геологии следует считать работу И.С.Комарова и Н.М.Хайме (1968). Для описания меры неоднородности инженерно-геологических объектов авторами использован информационный коэффициент корреляции, выведенный С. Кульбаком (1967) для оценки сравнительной информативности признаков. Впоследствии В.В.Пендин (1992) для оценки степени неоднородности строения инженерно-геологических разрезов использовал относительную энтропию.

В гидрогеологии К.П. Караванов (1980) использовал информационную энтропию в качестве оценки категории сложности проведения съемочных работ и как меру количества информации, содержащейся в изучаемом объекте или изображенной на гидрогеологической карте.

В работах А.Б. Лисенкова, автор использовал величину взаимной информативности, как меру информативности объектов. На основе информационного анализа были выполнены работы по оценке условий загрязнения месторождений подземных вод хозяйственно-питьевого назначения, проведено диагностирование реакции состояния эколого-гидрогеологических систем на техногенное воздействие, разработаны шкалы оценки ландшафтов в районах выходов подземных вод на территории г. Москвы.

Как можно увидеть из краткого обзора, использование информационного подхода в геологических, инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях имеет определенное научно-практическое значение и перспективу для дальнейшего применения. Возвращаясь к вопросам гидрогеологии, мы акцентируем внимание на комплексных возможностях метода информационного анализа, позволяющих учитывать максимально возможное число факторов, влияющих на формирование и изменение химического состава минеральных вод. Имея в качестве стратегической цели решение задач по изучению и прогнозированию месторождений минеральных вод, информационный анализ позволяет выполнять изучение общих геолого-гидрогеологических условий и решить прогнозную задачу. Совокупное использование в процессе анализа математических и неформальных процедур, позволяющих корректировать промежуточные результаты, обучать модель в

соответствии с принципом Эшби, делают саму методологию эвристической по своей сути. По нашему мнению, именно эвристические, обучающиеся модели способны наиболее полно реализовать и диагностировать сущность природной системы или ее концептуальной модели, в силу их природной и информационной сложности.

Пространственная информационная модель - это система сориентированных в геологическом пространстве информативных признаков, анализ и интерпретация которых позволяют решать следующие задачи: оценка и уточнение условий формирования подземных вод и прогнозирование наличия месторождений минеральных вод (А.Б. Лисенков, 2005).

Реализация пространственных моделей осуществляется в три этапа. На первом этапе происходит формирование исходной модели, проводится анализ геолого-гидрогеологических условий с целью формирования концептуальной модели изучаемого объекта, на базе которой составляется перечень показателей. Согласно выбранному перечню показателей, определяется набор картографических материалов (карт, схем, разрезов, результатов дешифрирования данных ДЗЗ). Получение карт признаков осуществляется с использованием математического аппарата современных ГИС, что позволяет добиться высокой пространственной точности получаемых результатов. Далее выбираются расчетные узлы системы. В качестве расчетных узлов выступают блоки сетки, на которые целесообразно делить моделируемую область для осреднения в их пределах информации и "приведения" ее к центрам блоков. Размеры блоков на карте выбираются исходя из поставленной задачи, и, следовательно, размеры зависят от масштаба картирования. В соответствии с рекомендациями для эколого-гидрогеологических исследований (Клюквин А.Н., 1990) выбран размер блоков 1*1 км.

На втором этапе происходит формирование информационной модели. Этап начинается с получения фактических значений показателей (х,) и их ранжирования. Получение фактических значений показателей осуществляется с использованием ГИС. Процесс ранжирования представляет собой разбиение диапазона фактических значений каждого показателя на ранжированные интервалы. Далее осуществляется разбиение территории на "обучающую", "тестовую" и "прогнозную" части. "Обучающая" часть в последующем используется для калибровки информационной модели, "тестовая" - для контроля результатов обучения. По обучающей части проводится расчет взаимной информативности признаков (Х|) по отношению к выходному показателю (У) по формуле 1.

ЛГ:х,) = /{Г)-/(Пх/), (1)

где взаимная информативность признаков У и X); /(У) - полная информация о

признаке У; 1{У1.г,.) - относительная информативность признаков У и х;.

Далее все показатели х( ранжируются по величине взаимной информативности, и эксперт отбирает из них наиболее информативные. Из выбранных наиболее информативных показателей формируются сложные признаки расчет

информативности которых по отношению к У повторяется по схеме, изложенной выше. Целью таких расчетов является наращивание прогнозных возможностей формируемой информационной модели. С математической точки зрения этот процесс реализуется в результате увеличения информативности сложных признаков, которые могут быть двойными, тройными и т.д., если добавление очередного X; приводит к приращению величины взаимной информативности.

На этом этапе становится возможным провести оценку условий формирования минеральных вод изучаемых месторождений (дополнение информационного анализа,

разработанное автором). Для этого проводится анализ и интерпретация матриц взаимной информативности признаков, оказывающих наибольшее влияние на формирование обобщенных показателей химического состава подземных вод. Другим итогом второго этапа является сформированная из наиболее информативных сложных признаков обучающая матрица Т, представляющая собой инструмент для решения прогнозных задач.

На третьем этапе оценивается эффективность составленной модели по результатам решения задачи распознавания для тестовой части территории. Для этого проводится диагностирование, которое заключается в последовательном "предъявлении" обучающей матрице Т всех объектов, входящих в тестовую часть. При этом показатели состояния, характеризующие тестовую часть модели, автоматически комплектуются в сложные признаки. Далее осуществляется поиск аналогичных признаков в обучающей матрице, после чего найденному признаку присваивается соответствующий ему номер интервала квантования, и таким образом определяется ранг выходного показателя У. Далее выполняется оценка эффективности модели. В том случае, если эффективность решения тестовой задачи удовлетворяет определенным критериям (А.И. Гавргапин, 1980), то информационную модель можно считать откалиброванной и готовой к решению прогнозных задач, если нет, модель нуждается в дальнейшей калибровке и обучении.

Во второй главе приводятся оценка и результаты геолого-гидрогеологической изученности региона Кавказских Минеральных Вод. Курорты КМВ, благодаря природным условиям, богатству и разнообразию полезных ископаемых, издавна привлекали внимание исследователей различных специальностей (геологов, гидрогеологов, климатологов, химиков, медиков и др.). Особое положение в освоении полезных ископаемых занимают подземные воды и, в первую очередь, - минеральные. Более 200 лет продолжается их изучение и эксплуатация. Значительный вклад в изучение подземных вод региона внесли: В.Г.Абих, А.П.Нелюбин, А.И.Незлобинский, Ф.П.Гааз, Ф.П.Баталин, С.А.Смирнов, А.Н.Огильви, Я.ВЛангваген, Н.И.Славянов, А.М.Овчинников, Н.С.Погорельский, И.Я.Пантелеев, С.А.Шагоянц, А.Б.Островский, Б.В.Боревский, В.Г.Тимохин и другие видные ученые.

Комплексное изучение подземных вод КМВ позволило сделать вывод, что углекислые минеральные воды (за исключением самой углекислоты) имеют инфильтрационное происхождение. В отношении происхождения углекислоты за весь период изучения региона были сформированы три основные гипотезы: поствулканическая, термометаморфическая и термодиффузионная. Автор, соглашаясь с мнением Н.С. Погорельского, А.Б. Островского и других видных гидрогеологов, считает, что углекислый газ в подземных водах, вскрытых многочисленными буровыми скважинами в районе погружения Северо-Кавказской моноклинали, имеет глубинный термометаморфический генезис, что подтверждается и изотопным составом его углерода. По этой гипотезе процессы образования углекислоты на глубине в кристаллических породах палеозоя, служащих источником формирования минеральных вод района КМВ, продолжаются беспрерывно.

К наиболее сложным вопросам формирования месторождений углекислых минеральных вод КМВ, по которым гидрогеологи пока ещё не пришли к единому мнению, относится наличие двух четко выраженных ярусов субпластовой инжекции углекислых вод: нижний - в титоно-валанжинском и верхний — в верхнемеловом и нижнепалеоценовом водоносных горизонтах.

Так, применительно к Ессентукскому месторождению И.Я Пантелеев и С.А. Шагоянц выдвинули гипотезу о подземном пластовом подтоке углекислых минеральных вод по

верхнемеловому и нижнепалеоценовому водоносным горизонтам с севера на юг от широтного Нагутского разлома (флексурно-разрывной зоны).

А.М.Овчинников и И.И.Кобзев считали, что в пределах Ессентукского месторождения внедрение углекислых минеральных вод в верхнемеловой и нижнепалеоценовый водоносные горизонты происходит в районе гор-лакколитов, от которых эти воды движутся с северо-востока на юго-запад по восстанию водовмещающих пород.

Н.С. Погорельский, А.Б. Островский, Г.М. Требухова и др., следуя в определенной мере взглядам А.Н. Огильви, считали, что инжекция углекислых вод в верхнемеловые и нижнепалеоценовые отложения происходит из титоно-валанжинских отложений по местным зонам разломов.

В связи с наличием неоднозначной ситуации, при построении пространственной информационной модели Ессентукского месторождения необходимо учесть признаки, характеризующие геологическую структуру Ессентукского месторождения. Особое внимание автор уделил признакам, характеризующим тектоническое строение изучаемой территории, поскольку именно разрывные нарушения и зоны концентраций деформаций осадочного чехла являются вероятными проводниками углекислоты, мигрирующей из пород фундамента.

В третьей главе рассмотрены геолого-гидрогеологические условия Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод. В гидрогеологическом отношении район КМВ лежит в пределах обширного артезианского бассейна (Минераловодский АБ), имеющего ассиметричное строение, что придает ему характер артезианского склона (по B.C. Ильину и A.M. Овчинникову). Моноклинальный характер геологической структуры, осложненной тектоническими нарушениями и постепенное погружение более древних пород под относительно молодые, определяют деление всего района на две части: область питания (краевая часть артезианского бассейна) и область движения напорных вод.

Кисловодское месторождение минеральных вод расположено на юго-западе Минераловодского артезианского бассейна и принадлежит к его краевой части. Все участки Кисловодского месторождения находятся в границах Кисловодской сбросово-раздвиговой зоны растяжений Кисловодско-Кумагорской зоны концентрации левосдвиговых деформаций.

В геологическом строении Кисловодского месторождения принимает участие комплекс сильно дислоцированных и метаморфизованных кристаллических сланцев протерозоя и гранитов палеозоя и комплекс осадочных пород верхней юры и нижнего мела. В пределах Кисловодского месторождения продуктивным горизонтом на минеральные воды типа «Нарзан» является титоно-валашкинский водоносный горизонт.

Ессентукское месторождение минеральных вод расположено в центре Минераловодского артезианского бассейна и принадлежит к области транзита подземных вод. Ессентукское месторождение приурочено к широкой полосе тектонических нарушений (Ессентукская зона растяжений) Кисловодско-Кумагорской зоны концентрации левосдвиговых деформаций.

В гидрогеологическом разрезе района выделено две основные водонапорные серии, одна их которых связана с породами байкальского и герцинского структурных этажей, а вторая - с мезо-кайнозойскими образованиями альпийского структурного этажа.

В пределах Ессентукского месторождения продуктивными горизонтами на минеральные воды типа «Ессентуки» являются титоно-валанжинский, верхнемеловой и эльбурганский водоносные горизонты.

В четвертой главе кратко сформулированы основные особенности формирования минеральных вод территории КМВ, совокупность которых определяет концептуальную

модель объектов исследования. Также приводится перечень показателей, участвующих в моделировании и методы получения исходной информации.

На основе изучения литературных данных и анализа производственных отчетов были составлены концептуальные модели Кисловодского и Ессентукского месторождений углекислых минеральных вод.

Концептуальная модель Кисловодского месторождения минеральных вод.

Последовательно, условия формирования углекислых минеральных вод «Нарзан» в пределах Кисловодского месторождения могут быть сформированы следующим образом:

1. По своему генезису минеральные воды Кисловодского месторождения инфильтрационные (в области питания) или смешанные (область погружения). Однако, процесс смешения начинается уже в области питания, на участках перетекания более солёных и более древних вод.

2. Локальными областями разгрузки подземных вод титон-валанжинского и вышележащего готерив-барремского горизонтов являются долины рек, имеющие глубокие эрозионные врезы (с перепадами высот 100 - 200м). Как правило, долины рек заложены вдоль крупных разломов или зон трещиноватости северо-восточного простирания и, следовательно, области разгрузки углекислых минеральных вод имеют тектонический характер.

3. В условиях современной эксплуатации минеральных вод в районе Кисловодска в титоно-валанжинском водоносном горизонте сформировалась депрессия с понижением уровней до 30 - 50 м., но общее северо-восточное направление движения подземных вод сохраняется.

4. Вертикальная гидродинамическая зональность в центральной части месторождения нормальная, т.е. напоры нижерасположенных водоносных горизонтов, как и перетекание подземных вод, передаются последовательно снизу вверх от протерозой-палеозойского фундамента с локально-водоносными трещинно-жильными зонами в титон-валанжинский и выше в готерив-барремский водоносные горизонты.

5. В южной и юго-восточной частях Кисловодского месторождения в пределах склонов долин и междолинных водораздельных пространств существует инверсия вертикального распределения напоров.

6. Увеличение общей минерализации углекислых вод в известняках и песчаниках титоно-валанжина происходит в северо-восточном направлении, что свидетельствует о том, что химический состав углекислых вод типа «Нарзан» формируются в основном за счёт выщелачивания горных пород при активном участии углекислого газа. Дополнительное насыщение углекислых вод титоно-валанжина сульфатами осуществляется в основном за счёт наличия скоплений гипса на отдельных участках горизонта.

8. Одним из ведущих факторов, определяющих условия формирования углекислых минеральных вод Кисловодского месторождения, является тектоника:

- Источником углекислоты в подземных юрско-меловых водах являются породы кристаллического фундамента;

- Местами поступления углекислоты в водоносные горизонты являются разломы в породах кристаллического фундамента или зоны трещиноватости в фундаменте и отложениях осадочного чехла.

В самом общем виде концептуальная модель объекта исследований представлена на рисунке 1.

юз св

'S 2НИ »ПЕ16ЕЗ 7Ш 8Em эЕЗ

Рис.1. Концептуальная схема формирования углекислых минеральных вод «Нарзан» в районе Кисловодска (по A.M. Овчинникову).

1- готерив - барремский водоносный горизонт, 2- титонский водоносный подгоризонт, 3- протерозой - палеозойский фундамент, 4- направление движения СОг, 5- линзы гипса в отложениях титона, 6-направление латерального перемещения подземных вод, 7- направление вертикального водообмена, 8-уровень подземных вод готерив-барремского водоносного горизонта, 9- уровень подземных вод титоно-валанжинского водоносного горизонта.

Концептуальная модель Ессентукского месторождения минеральных вод.

Концептуальная модель формирования углекислых минеральных вод Ессентукского месторождения во многом схожа с моделью Кисловодского месторождения, но имеются принципиальные отличия, которые необходимо учитывать при оценке условий формирования подземных вод.

1. По своему генезису минеральные воды Ессентукского месторождения -смешанные. Они имеют инфильтрационный генезис в районах севернее Кисловодска и в районе Ессентуков. В процессе погружения эльбурганского и верхнемелового водоносных горизонтов на север, подземные инфильторенные воды смешиваются с древними водами морского генезиса, на что указывает повышенное содержание хлоридов натрия и хлор-бромное отношение близкое по значению к 300.

2. Локальными областями разгрузки эльбурганского и верхнемелового водоносных горизонтов являются эрозионные врезы долин рек (Подкумка и его притоков), а так же в районах лакколитов Пятигорья (Машук, Бык, Бештау и др.).

3. В условиях современной эксплуатации минеральных вод Ессентуков, Пятигорска, Железноводска и в других районах сформировалась депрессионная область с максимальными понижениями на участках месторождений, что создаёт условия для инверсии питания эльбурганско-верхнемелового водоносного комплекса и потенциальную возможность его загрязнения.

4. Современный тектонический план территории и неотектонические подвижки контролируют процесс формирования подземных минеральных вод и общее направление их миграции, определённое разломами северо-восточной ориентировки. Пересекающие их разломы того же порядка имеют северо-западный азимут простирания.

5. Основные месторождения Ессентукского типа приурочены к «узлам» пересечения разломов северо-восточной и северо-западной ориентировки, по которым

происходит миграция углекислого флюида из палеозойского фундамента в осадочный чехол.

В самом общем виде концептуальная модель объекта исследований представлена на рисунке 2. _

юз св

Кисловодск

'Ш 2Ш 3[ПР «ЕЕЗ

Рис.2. Концептуальная схема формирования углекислых минеральных вод в районе г. Ессентуки (по A.M. Овчинникову). 1- трахилипариты, 2- направление движения С02,3- палеозойский фундамент, 4- граница развития углекислых минеральных вод.

Для описания принятых концептуальных моделей объектов изучения автором были выделены 5 групп показателей:

Ландшафтные. Выбор данных показателей для построения информационных пространственных моделей обусловлен тем, что именно ландшафтные условия определяют интенсивность и характер водообмена поверхностных вод, их связь с подземными и, следовательно, характер переноса и накопления вещества в различных ландшафтных условиях (водоразделы, склоны, речные долины, овраги).

Геологические. В качестве геологических показателей, характеризующих объекты исследований, выбраны те, которые, по мнению автора, отражают:

1. Влияние геологической структуры изучаемых месторождений на формирование химического состава минеральных вод.

2. Влияние пород кристаллического фундамента и углекислоты, поступающей по зонам разломов, на гидрогеохимические условия титоно-валанжинского и эльбурганского водоносных горизонтов.

Тектонические. В этой группе предлагаются показатели, характеризующие наличие участков возможного поступления углекислоты из пород кристаллического фундамента.

Показатели техногенной нагрузки. В этой группе показателей автор ограничился только теми, которые могут быть получены при дешифрировании КФС и с использованием ГИС.

Гидрогеологические. В эту группу вошли показатели, с помощью которых, с одной стороны, можно оценить интенсивность латерального и вертикального массопереноса, а с другой стороны - бальнеологические качества углекислых минеральных вод. В качестве обобщенных показателей, по которым можно оценивать бальнеологические свойства

минеральных вод, мы предлагаем выделить: общую минерализацию - М (г/л) и концентрацию С02 (г/л).

Методы получения информации

Была собрана и проанализирована изданная и фондовая геолого-гидрогеологическая информация по территории Северного Предкавказья с целью построения концептуальных моделей формирования минеральных вод изучаемых месторождений и выбора участка для построения пространственных информационных моделей. Для получения карт показателей был построен ГИС-проект на базе программного продукта компании ESRI (ArcView GIS 3.2а). Разработанный ГИС-проект содержит разнородную геолого-гидрогеологическую информацию по 204 скважинам, пробуренным на изучаемой территории в разные годы. За счет применения ГИС эти данные имеют картографическую привязку, т.е. любая точка виртуального пространства характеризуются реальной широтой и долготой, и точки увязаны между собой, что позволяет добиться высокой пространственной точности всех полученных результатов. На основе широкого использования ГИС-технологий и возможностей математического аппарата ArcView GIS 3.2а составлены карты, и уточнен перечень используемых показателей. Основой для построения карт послужила топографическая основа региона масштаба 1:200 ООО. Для получения фактических значений показателей автором был разработан алгоритм, основанный на использовании ГИС, позволяющий существенно сократить время на обработку исходного картографического материала и добиться высокой пространственной и математической точности получаемых результатов.

Также в настоящей работе широко использовались современные методы автоматизированного дешифрирования КФС, реализованные с помощью программных продуктов Erdas Imaging 8.4 и Lessa, что позволило получить следующие результаты:

- уточнены и дополнены имеющиеся тектонические схемы Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод;

- построены схемы относительной плотности линиаментов различного простирания в границах изучаемых объектов;

- построены схемы элементарных ландшафтов, освоенности и техногенной нагрузки для территории Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод;

- уточнено пространственное расположение поверхностных водных объектов и населенных пунктов в пределах изучаемой территории.

В пятой главе рассмотрено решение прогнозной задачи для Кисловодского и Ессентукского месторождений углекислых минеральных вод.

Пространственная информационная модель месторождений минеральных вод типа «Нарзан»

Для реализации прогнозной задачи и выделения поисковых признаков на углекислые минеральные воды типа «Нарзан» была составлена пространственная информационная модель Кисловодского месторождения углекислых минеральных вод.

Изучаемая территория была поделена на «обучающую», «тестовую» и «прогнозную» части. Граница «обучающей» и «тестовой» частей проведена по главному направлению изменчивости геологической среды - с юго-запада на северо-восток (рис.З). В обучающую и тестовую части вошли Центральный и Подкумский участки, в прогнозную часть -Березовский участок Кисловодского месторождения.

В качестве выходных показателей (У) использованы минерализация и содержание свободной углекислоты в подземных водах титонского водоносного подгоризонта.

65 Л( >во5ер< зовски! 1' и»куш

„ 45 46 ¿7 Но ЗбКИСГИ >водск» и

-т

Инду ггоия

Условные обозначения

Нар: анныС

5 Г с^

2 км

Рис.3. Схема пространственной информационной модели месторождений углекислых минеральных вод типа «Нарзан».

1 - тестовая часть территории; 2- обучающая часть территории; 3- прогнозная часть территории; 4 -участки Кисловодского месторождения (1.1.- Центральный, 1,2,-Подкумский, 1.3.-Березовский); 5 - контур населенных пунктов.

Результаты информаиионного моделирования по выходному признаку акониентраиня углекислоты в подземных водах титонского водоносного подгоризонта»

Была рассчитана информативность показателей X; по отношению к концентрации углекислоты. С целью выделения поисковых признаков были составлены модели с участием различного числа наиболее информативных показателей из разных групп. Результаты расчетов приведены на рисунке 4.

Наиболее эффективной по числу признаков и по величине ошибки тестирования оказалась модель, состоящая из ландшафтных, тектонических и гидрогеологических показателей (элементарные ландшафты, относительная плотность линеаментов северовосточного простирания, абсолютная отметка уровня титонского водоносного подгоризонта, разность абсолютных отметок уровней титонского водоносного подгоризонта и готерив-барремского водоносного горизонта). Ошибка тестирования составила 16 % при пороге информативности сложных признаков 25%.

На базе этих показателей была сформирована матрица Т, и проведено распознавание в прогнозной части территории. По результатам распознавания была построена прогнозная карта (рис.5), на которой были выделены зоны с концентрацией углекислоты в диапазоне от 0,5 г/л до 1,5 г/л, что соответствует данным, полученным в процессе разведки и эксплуатации Березовского участка Кисловодского месторождения.

Величина информативности,% Величина ошибки тестирования,%

Число признаков

Рис. 4. Результаты составления моделей с различным числом признаков 1- максимальная величина информативности признаков, %; 2- ошибка тестирования модели, %; 3-число признаков; 4- допустимая ошибка, %; 5,6 - признаки с максимальной информативностью: 5-сложные; 6- простые (х3- элементарные ландшафты, Хе- относительная плотность линеаментов северовосточного простирания, х 13- уровень титонского водоносного подгоризонта, х,6- разность уровней титонского водоносного подгоризонта и готерив-барремского водоносного горизонта).

подземных водах титонского водоносного подгоризонта» 1 - прогнозные области развития подземных вод с концентрацией углекислоты от 0,5 до 1,5 г/л; 2-фактические изолинии концентрации углекислоты, г/л; 3- гидрографическая сеть; 4-скважины.

Результаты информаиионного моделирования по выходному признаку <тинерализаиия подземных вод титонского водоносного подгоризонта» Была рассчитана информативность показателей x¡ по отношению к минерализации. С целью выделения поисковых признаков были составлены модели с участием различного числа наиболее информативных показателей из разных групп. Результаты расчетов приведены на рисунке 6.

Величина информативности,% 100

90 80 70 60 50 40 30 20 10 О

Х6®Х9®Х13®Х17

Д •

х17

А д д д т>

Ш- -»-Ш---о—__а п

7 6 5 4 3 2 Число признаков 1

Величина ошибки тестирования.% 1

Рис.6. Результаты составления моделей с различным числом признаков

1- максимальная величина информативности признаков, %; 2- ошибка тестирования модели, %; 3-число признаков; 4- допустимая ошибка, %; 5,6 - признаки с максимальной информативностью: 5-сложные; 6- простые (х6- относительная плотность линеаментов северо-восточного простирания, х9-глубина до кровли титона, Хв- уровень титонского водоносного подгоризонта, Х\т концентрация С02 в подземных водах титонского водоносного подгоризонта).

Наиболее эффективной по числу признаков и по величине ошибки тестирования оказалась модель, состоящая из тектонических, геологических и гидрогеологических показателей (плотность линеаментов северо-восточного простирания, глубина до кровли титона, абсолютная отметка уровня титонского водоносного подгоризонта, концентрация углекислоты в подземных водах титонского водоносного подгоризонта). Ошибка тестирования составила 22 % при пороге информативности сложных признаков 67%.

На базе этих показателей была сформирована матрица Т, и проведено распознавание. По результатам распознавания в пределах прогнозной части территории величина минерализации подземных вод титонского водоносного подгоризонта была отнесена к интервалу ранжирования «менее 3 г/л», что соответствует данным, полученным в процессе разведки и эксплуатации Березовского участка Кисловодского месторождения.

Пространственная информационная модель месторождений минеральных вод типа «Ессентуки»

Для реализации прогнозной задачи и выделения поисковых признаков на углекислые минеральные воды типа «Ессентуки» была составлена пространственная информационная модель Ессентукского месторождения углекислых минеральных вод. Изучаемая территория была поделена на «обучающую», «тестовую» и «прогнозную» части. Граница «обучающей» и «тестовой» частей проведена по главному направлению изменчивости геологической среды - с юго-запада на северо-восток (рис.7). В обучающую и тестовую части вошли Центральный, Винсадский участки и участок скважин 1-КМВ-БИС, в прогнозную часть - Новоблагодарненский участок Ессентукского месторождения.

В качестве выходных показателей (У) использованы минерализация и содержание свободной углекислоты в подземных водах эльбурганского водоносного горизонта.

Рис.7. Схема пространственной информационной модели месторождений углекислых минеральных вод типа «Ессентуки» 1 - тестовая часть территории; 2- обучающая часть территории; 3- прогнозная часть территории; 4 - участки Ессентукского месторождения (1.1.- Центральный, 1.2.-1-КМВ-БИС, 1.З.- Винсадский, 1.5. Новоблагодар-ненский); 5 - контур населенных пунктов.

Результаты информационного моделирования по выходному признаку «концентрация углекислоты в подземных водах эльбурганского водоносного горизонта»

Была рассчитана информативность показателей х, по отношению к концентрации углекислоты в подземных водах эльбурганского водоносного горизонта. С целью выделения поисковых признаков были составлены модели с участием различного числа наиболее информативных показателей из разных групп. Результаты расчетов приведены на рисунке 8.

Наиболее эффективной по числу признаков и по величине ошибки тестирования оказалась модель, состоящая из геологических, гидрогеологических и тектонических показателей (абсолютная отметка кровли фундамента, абсолютная отметка уровня апт-алъбского водоносного горизонта, зоны концентраций левосдвиговых деформаций, плотность всех линеаментов). Ошибка тестирования составила 16 % при пороге информативности сложных признаков 45%.

На базе этих показателей была сформирована матрица Т, и проведено распознавание в прогнозной части территории. По результатам распознавания была построена прогнозная карта (рис.9), на которой была выделена зона с концентрацией углекислоты в диапазоне от 0,5 г/л до 1,5 г/л, что соответствует данным, полученным в процессе разведки и эксплуатации Новоблагодарненского участка Ессентукского месторождения.

Величина информативности,0/«

Величина ошибки тестирования.%

хк®х,п®х14®х„

Ч®х,о®хи

А >У%1

-ЛЛЛДЛЛДЛ

11 10 937654321 Число признаков

Рис.8. Результаты составления моделей с различным числом признаков 1- максимальная величина информативности признаков, %; 2- ошибка тестирования модели, %; 3-число признаков; 4- допустимая ошибка, %; 5,6 - признаки с максимальной информативностью: 5-сложные; б- простые (х5- относительная плотность всех линеаментов, хщ- зоны левосдвиговых деформаций, ХЦ- а.о. кровли фундамента, х2]- а.о. уровня апт-альбского водоносного горизонта).

Рис.9. Результат распознавания по признаку «Концентрация углекислоты в подземных

водах эльбурганского водоносного горизонта» 1 - прогнозные области развития подземных вод с концентрацией углекислоты от 0,5 до 1,5 г/л; 2-фактические изолинии концентрации углекислоты, г/л; 3- гидрографическая сеть; 4-скважины.

Результаты информационного моделирования по выходному признаку «величина минерализации подземных вод эльбурганского водоносного горизонта» Была рассчитана информативность показателей x¡ по отношению к величине минерализации подземных вод эльбурганского водоносного горизонта. С целью выделения поисковых признаков были составлены модели с участием различного числа наиболее информативных показателей из разных групп. Результаты расчетов приведены на рисунке 10.

Наиболее эффективная по числу признаков и по величине ошибки тестирования оказалась модель, состоящая из гидрогеологических и тектонических показателей (разломы осадочного чехла, области высокой плотности линеаментов северного и северовосточного простирания, абсолютная отметка уровня верхнемелового водоносного горизонта, минерализация подземных вод верхнемелового водоносного горизонта). Ошибка тестирования составила 16 % при пороге информативности сложных признаков 40%.

На базе этих показателей была сформирована матрица Т, и проведено распознавание в прогнозной части территории. По результатам распознавания была построена прогнозная

карта (рис.11), на которой была скорректирована рисовка изолиний минерализации подземных вод эльбурганского водоносного горизонта в пределах Новоблагодарненского участка Ессентукского месторождения. Также в северо-западной части территории была выделена область развития подземных вод с минерализацией более 10 г/л.

Рис. 10. Результаты составления моделей с различным числом признаков 1- максимальная величина информативности признаков, %; 2- ошибка тестирования модели, %; 3-число признаков; 4- допустимая ошибка, %; 5,6 - признаки с максимальной информативностью: 5-сложные; 6- простые (х9- области высокой плотности линеаментов северного и северо-западного простирания, XI г разломы осадочного чехла, х2о- а.о. уровня верхнемелового водоносного горизонта, минерализация подземных вод верхнемелового водоносного горизонта).

Рис.11. Результат распознавания по признаку «Величина минерализации подземных вод эльбурганского водоносного горизонта» 1,2,3 - прогнозные области развития подземных вод эльбурганского водоносного горизонта с различной величиной минерализации: 1- область с минерализацией менее 3 г/л, 2- область с минерализацией 3-10 г/л, 3- область с минерализацией более 10 г/л; 4- фактические изолинии минерализации подземных вод эльбурганского водоносного горизонта, г/л; 5- гидрографическая сеть; 6-скважины.

В шестой главе изложены представления автора об условиях формирования углекислых минеральных вод в пределах Кисловодского и Ессентукского месторождений, основанные на результатах анализа матриц взаимной информативности, полученных в процессе составления пространственных информационных моделей. Также были составлены матрицы взаимной информативности по признакам, невошедшим в прогнозные модели, отражающим химический состав подземных вод и спонтанных газов. Кроме этого, для уточнения условий формирования подземных вод в районе Ессентукского месторождения были проведены информационные расчеты, и составлены матрицы взаимной информативности по выходным признакам величина минерализации и

концентрация углекислоты в подземных водах титоно-валанжинского водоносного горизонта.

Кисловодское месторождение

По результатам анализа матриц взаимной информативности по признакам: относительная плотность линеаментов северо-восточного простирания, абсолютные отметки рельефа и глубина до кровли титона, был сделан вывод, что вероятным источником поступления углекислоты в титонский водоносный подгоризонт являются разломы северо-восточного простирания в кристаллическом фундаменте.

Сопоставление результатов анализа матриц взаимной информативности по признакам элементарные ландшафты и разность уровней титоноского водоносного подгоризонта и готерив-барремского водоносного горизонта показало, что на изучаемой территории в пределах склонов долин и водораздельных пространств существует инверсия вертикального распределения напоров. Обусловленные этим нисходящие инфильтроген-ные потоки создают эффект «пресса» на породы фундамента, барражируя тем самым восходящие водно-газовые потоки. На участках, где отмечается аллювиальный тип ландшафта, создаются условия для беспрепятственной инжекции и пространственной миграции углекислого флюида в отложениях титона.

Анализ матриц взаимной информативности по выходному признаку «минерализация подземных вод титонского водоносного подгоризонта» показал, что в формировании химического состава подземных вод важную роль играет процесс растворения водовмещающих пород. Атмосферные воды по мере движения по титонскому водоносному подгоризонту от областей питания, взаимодействуя с сульфат содержащими породами (гипсом), меняют свой состав на гидрокарбонатно-сульфатный и сульфатный. Для этих вод характерны невысокие значения общей минерализации до 5 г/л. С погружением титонского водоносного подгоризонта минерализация подземных вод возрастает до 5 г/л и выше за счет увеличения концентрации гидрокарбонат иона. Анализ матрицы взаимной информативности по признаку относительная плотность линеаментов северо-восточного простирания показал, что воды с низкой минерализацией (менее 3 г/л) приурочены к участкам, где плотность разломов выше средней. Вероятно, это связано с влиянием разломов фундамента, создающим условия для увеличения проводимости вод, движущихся из областей питания. Также к участкам с плотностью разломов северовосточного простирания приурочены воды с минерализацией более 3 г/л гидрокарбонатно-сульфатного и сульфатно-гидрокарбонатного состава. Вероятно, это объясняется влиянием углекислоты, мигрирующей из пород фундамента и активизирующей процесс углекислотного выщелачивания карбонатных пород. Высокая информационная связь величины минерализации и концентрации углекислоты в подземных водах титонского водоносного подгоризонта с абсолютными отметками уровня подземных вод титонского водоносного подгоризонта объясняется влиянием эксплуатации на участках Кисловодского месторождения углекислых минеральных вод, что характеризует условия, как сильно нарушенные.

Ессентукское месторождение

По результатам сопоставительного анализа матриц взаимной информативности по признакам относительная плотность линеаментов северо-восточного простирания, разломы фундамента и результатов дешифрирования КФС был сделан вывод, что вероятным источником поступления углекислоты в титоно-валанжинский водоносный горизонт является крупный разлом фундамента северо-восточного простирания. При анализе матрицы взаимной информативности по признаку абсолютные отметки кровли фундамента было установлено, что участки с высоким значением концентрации

углекислоты приурочены к относительно приподнятым участкам фундамента, что подтверждает глубинное происхождение углекислоты в подземных водах титоно-валанжинского водоносного горизонта. Под действием латерального пластового движения подземные воды титоно-валанжина, обогащенные на вышеописанных участках углекислотой, устремляются в северо-восточном направлении, образуя вытянутые в плане ореолы растекания от области внедрения углекислоты. Водно-углекислый поток достигает участков, где плотность всех линеаментов выше средней, и частично разгружается в вышележащий готеривско-барремский и далее в апт-альбский водоносные горизонты. За счет довольно большой мощности и высоких фильтрационных параметров в апт-альбском водоносном горизонте отсутствуют условия для накопления естественных запасов свободной углекислоты. Вероятно, по этой причине воды апт-альбского водоносного горизонта характеризуются наличием фоновых концентраций углекислоты.

Далее минеральные воды с концентрацией углекислоты выше фоновых значений (более 0,5 г/л) появляются в верхнемеловом и эльбурганском водоносных горизонтах.

Природа подобной гидрогеологической ситуации и в настоящее время является дискуссионной. Так, применительно к Ессентукскому месторождению за 200 летний период его изучения, были сформулированы три основные гипотезы происхождения углекислоты. В процессе настоящих исследований автором были получены результаты, которые подтверждают теорию глубинного происхождения углекислоты в подземных водах эльбурганского водоносного горизонта. Анализ матриц взаимной информативности показал, что толщи титоно-валанжина, апт-альба, верхнего мела и нижнего палеоцена взаимосвязаны. Подземные воды эльбурганского водоносного горизонта с высокими значениями концентрации углекислоты в основном приурочены к Кисловодско-Кумагорской левосдиговой области. Эта структура связана с наиболее мощными зонами трещино-жильной проницаемости, секущими всю толщу, что обуславливает сквозную субвертикальную проницаемость всего мезо-кайнозойского разреза. Вероятно, что поступление углекислоты в подземные воды эльбугранского водоносного горизонта происходит на участках, где относительная плотность всех линиаментов выше средней. Также отмечается прямая связь между концентрацией углекислоты в подземных водах титоно-валанжинского и эльбурганского водоносных горизонтов. Подтверждением теории глубинного происхождения углекислоты служит довольно высокая информационная связь выходного показателя и признака относительная плотность линеаментов северо-восточного простирания, который отражает особенности тектонического строения фундамента.

Помимо вопросов, связанных с условиями насыщения подземных вод углекислотой, в работе были рассмотрены условия формирования вод с различной минерализацией.

Анализ матриц взаимной информативности по выходному показателю «минерализация подземных вод титоно-валанжинского водоносного горизонта» подтверждает, что в формировании химического состава подземных вод титоно-валанжинского водоносного горизонта важную роль играет процесс смешения. Атмосферные воды по мере движения по титоно-валанжинскому водоносному горизонту от областей питания, вследствие взаимодействия с сульфат содержащими породами (гипсом), меняют свой состав с гидрокарбонатного на гидрокарбонатно-сульфатный и сульфатный. Для этих вод характерны невысокие значения общей минерализации и присутствие атмосферного азота. По мере движения вод в северо-восточном направлении, происходит смешение инфильтрогенных вод с древними водами хлоридного состава. Также большое значение на формирование химического состава вод титоно-валанжинского водоносного горизонта оказывает процесс углекислотного выщелачивания водовмещающих карбонатных пород, вследствие чего, в подземных водах отмечается рост

общей минерализации за счет насыщения гидрокарбонат-ионом. Вероятно, процесс углекислотного выщелачивания происходит в интервалах минерализации подземных вод 5-10 г/л.

Анализ матриц взаимной информативности по выходному признаку минерализация подземных вод эльбурганского водоносного горизонта показал, что существует прямая связь вод эльбургана с подземными водами верхнемелового и титоно-валанжинского водоносных горизонтов. В центральной части изучаемой территории, на участках с высокой проницаемостью отложений нижнего плиоцена, обусловленной в основном высокой плотностью линеаментов северного простирания, происходит подток подземных вод верхнего мела, обогащенных гидрокарбонат-ионом, в процессе углекислотного выщелачивания водовмещающих карбонатных пород. Также вертикальная взаимосвязь происходит и по разрывным нарушениям прочих простираний и по узлам разломов за пределами центральной части рассматриваемой территории. Вероятно, что процесс углекислотного выщелачивания идет и в самом эльбурганском водоносном горизонте, на что указывает соответствие участков развития хлоридно-гидрокарбонатных вод участкам с присутствием спонтанных углекислого газа и метана. Общая «метанизация» подземных вод объясняется, по-видимому, тем, что в результате эксплуатации эльбурганского и верхнемелового водоносных горизонтов сформировалась значительная депрессия уровенной поверхности, что привело к подтягиванию с северо-востока вод, обогащенных метаном. Сам же метан, вероятно, связан с интрузивными телами, окаймляющими изучаемую территорию с северо-востока. Также на изменение химического состава подземных вод эльбурганского водоносного горизонта значительное влияние оказывает процесс смешения инфильтрационных и древних морских вод в процессе латерального пластового движения от областей питания. В результате чего, формируются воды гидрокарбонатно-хлоридного состава с широким диапазоном изменения минерализаций. Анализ матриц информативности показал, что процесс смешения интенсивнее идет в областях с высокой относительной плотностью линеаментов северо-западного простирания.

В заключении приводятся основные результаты работ, которые сводятся к следующему:

1. Усовершенствована и адаптирована методика информационного анализа для целей изучения месторождений углекислых минеральных вод региона КМВ;

2. На основе адаптированной методики были составлены пространственные информационные модели месторождений минеральных вод типа «Нарзан» и «Ессентуки»:

2.1. Были выделены поисковые признаки на минеральные воды типа «Нарзан» и «Ессентуки»;

2.2. На базе выделенных поисковых признаков были сформированы матрицы Т, и проведено распознавание в пределах прогнозных участков территорий. По результатам распознавания были построены прогнозные карты, на которых выделены области развития подземных вод с различной минерализацией и концентрацией углекислоты. Прогнозные значения соответствуют данным, полученным в процессе разведки и эксплуатации рассмотренных участков, что говорит о возможности использования построенных пространственных информационных моделей для поиска новых месторождений минеральных вод Кисловодского и Ессентукского типов.

3. На основе информационного анализа были уточнены основные закономерности формирования углекислых минеральных вод Кисловодского и Ессентукского месторождений. Также результаты информационного моделирования подтвердили гипотезу глубинного генезиса углекислоты.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Опыт разработки системных моделей для оценки качества подземных вод. (Соавтор А.Б. Лисенков)// Гидрогеология, инженерная геология и гидрогеоэкология: Материалы конференции посвящённой 75-летию ГИГЭ Томского политехнического университета. Томск: Изд-во НТЛ, 2005, С. 151-155.

2. Опыт разработки системных моделей для оценки качества подземных вод И Тезисы докладов научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о Земле». РГГРУ. М.: 2006. - С. 107.

3. Метод косвенной оценки качества подземных вод на основе анализа ландшафтной и геоэкологической информации. (Соавтор А.Б. Лисенков)// Геология и разведка. М.:2006 №6. - С. 29-32.

4. Пространственная гидрогеохимическая модель Кисловодской группы месторождений углекислых минеральных вод. (Соавтор А.Б. Лисенков)// Гидрогеология в начале 21 века: материалы международной конференции. Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск: 2006. - С. 88-91.

5. Методология организации поисков месторождений углекислых минеральных вод на территории Северо-Кавказского региона. (Соавторы А.Б. Лисенков, Е.В. Попов, Р.В, Грушин)// Разведка и охрана недр. М.: 2007 №2-3. - С. 84-87.

6. Пространственная гидрогеохимическая модель Ессентукской группы месторождений углекислых минеральных вод. // Материалы межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о Земле». РГГРУ. М.: 2008. - С. 101.

7. Новая технология поисков месторождений углекислых минеральных вод в областях альпийской складчатости. (Соавтор А.Б. Лисенков)// Тезисы докладов международного симпозиума: Будущее гидрогеологии: современные тенденции и перспективы. Спб.: 2007.- С. 94-95.

8. Прогнозирование зон повышенной минерализации подземных вод и участков скопления углекислоты на Ессентукском месторождении минеральных вод. (Соавторы А.Б. Лисенков, Е.В. Попов, Р.В, Грушин)// Разведка и охрана недр. М.: 2008№.10-С. 55-59.

9. Методика прогнозирования зон повышенной минерализации подземных вод и участков скопления углекислоты на территории Ессентукского месторождения минеральных вод. // Тезисы докладов научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о Земле». РГГРУ. М.: 2010. - С. 139.

Примечание: жирным шрифтом выделены публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК.

ЛР № 063109 от 04.02.1999 г

Формат 60x90/16. Заказ 924. Тираж 150 экз.

Печать офсетная. Бумага для множительных аппаратов.

Отпечатано в ООО "ФЭД+", Москва, ул. Кедрова, д. 15, тел. 774-26-96

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Королёв, Борис Игоревич

Введение.

1.Информационный подход к изучению месторождений минеральных вод.

1.1. Опыт использования алгебраической теории информации в геолого-гидрогеологических исследованиях.

1.2. Математический аппарат информационного анализа.

1.3. Методика построения пространственных информационных моделей месторождений минеральных вод на территории КМ В.

2. Геолого-гидрогеологическая изученность региона КМВ.

3. Геолого-гидрогеологическая характеристика Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод.

4. Показатели, характеризующие состояния геологической среды в пределах Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод.

4.1. Получение исходной информации.

4.1.1. Обработка фондовой информации.

4.1.2. Обработка данных в ГИС.

4.1.3. Обработка данных дистанционного зондирования Земли.

4.2. Обоснование перечня показателей.

4.2.1. Концептуальная модель Кисловодского месторождения минеральных вод.

4.2.2. Концептуальная модель Ессентукского месторождения минеральных вод.

4.2.3. Перечень показателей состояния геологической среды в пределах Кисловодского месторождения минеральных вод.

4.2.4. Перечень показателей состояния геологической среды в пределах Ессентукского месторождения минеральных вод.

5. Решение прогнозной задачи.

5.1. Пространственная информационная модель месторождений минеральных вод типа «Нарзан».

5.2. Пространственная информационная модель месторождений минеральных вод типа «Ессентуки».

6. Анализ полученных результатов.

6.1. Анализ результатов моделирования в границах Кисловодского месторождения минеральных вод.

6.1.1. Интерпретация матриц взаимной информативности по выходному признаку концентрация углекислоты в подземных водах титонского водоносного подгоризонта.

6.1.2. Интерпретация матриц взаимной информативности по выходному признаку минерализация подземных вод титонского водоносного подгоризонта.

6.1.3. Условия формирования минеральных вод типа «Нарзан».

6.2. Анализ результатов моделирования в границах Ессентукского месторождения минеральных

6.2.1. Интерпретация матриц взаимной информативности по выходному признаку концентрация углекислоты в подземных водах титоно-валанжинского водоносного горизонта.

6.2.2. Интерпретация матриц взаимной информативности по выходному признаку минерализация подземных вод титоно-валанжинского водоносного горизонта.

6.2.3. Интерпретация матриц взаимной информативности по выходному признаку концентрация углекислоты в подземных водах эльбурганского водоносного горизонта.

6.2.4. Интерпретация матриц взаимной информативности по выходному признаку минерализация подземных вод эльбурганского водоносного горизонта.

6.2.5. Условия формирования минеральных вод типа «Ессентуки».

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Изучение Кисловодского и Ессентукского месторождений углекислых минеральных вод на основе информационного анализа"

Территория Кавказских Минеральных Вод (КМВ) имеет статус особо охраняемого эколого-курортного региона, учрежденный указом Президента Российской Федерации от 27.03.1997, и характеризуется широким развитием совокупности ценных в бальнеологическом отношении, редко встречающихся в природе минеральных вод и благоприятных климатических факторов. Благодаря высокоэффективным бальнеологическим свойствам, минеральные воды региона КМВ по праву пользуются известностью не только на юге России, но и на территории всей Российской Федерации и за её пределами. Среди них выделяются углекислые, сероводородные, углекисло-сероводородные и радоновые, в том числе имеющие мировую известность: "Ессентуки-17", "Ессентуки-4", "Нарзан", "Славяновская", "Смирновская". Тем не менее, по данным государственного мониторинга подземных [51] вод в регионе КМВ отмечается ухудшение качества минеральных вод. В результате совокупного техногенного воздействия на геологическую среду из баланса потребления выведены некоторые разновидности ценнейших питьевых и бальнеологических вод. На Кисловодском курорте - это источник «Чивелли», на Ессентукском -источники «Ессентуки 20» и «Гаазо-Пономаревский». Высоко востребованная минеральная вода главного источника «Нарзан» (каптированный источник в Курортном парке) загрязнена микробиологически, и часть её после санации используется здравницами курорта для ванн. В связи с повсеместной застройкой г.Ессентуки, нарастает риск загрязнения жемчужины Кавказских Минеральных Вод - источников «Ессентуки-17» и «Ессентуки-4», находящихся в черте города и в Лечебном парке.

В связи с высоким спросом на природные минеральные столовые воды в регионе КМВ отмечается активизация строительства новых заводов-розлива и реконструкция ранее сооруженных, что вызывает постановку геологоразведочных работ на многих участках, ранее считавшиеся неперспективными по некондиционному содержанию углекислоты и минерализации в подземных водах. На сегодня в округе горно-санитарной охраны региона КМВ уже имеется более 500 скважин различного назначения на высоконапорные углекислые минеральные воды. Техническое состояние ряда скважин оценивается как неудовлетворительное, а иногда и как аварийное, что создает опасность возникновения экологических проблем на ряде эксплуатируемых месторождениях минеральных вод (Нагутское, Железноводское, Змейкинское, Бештаугорское). По этой причине возникла необходимость поисков новых месторождений минеральных вод с привлечением нестандартных методов изучения, обеспечивающих сохранность экологического состояния территории. Кроме того, использование нестандартных методов позволит повысить экономическую эффективность поисковой стадии за счет снижения затрат на проведение буровых работ и геофизических исследований. Такой подход становится реальным в процессе создания пространственных информационных моделей, адаптирующихся к реальной ситуации в процессе обучения и оценки эффективности на хорошо изученных участках и распознавания гидрогеологической ситуации в районах, где ведутся поиски месторождений минеральных вод.

Главной целью работы является изучение Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод, что включает в себя создание пространственных информационных моделей этих месторождений для уточнения условий формирования минеральных вод, а также для прогнозирования наличия зон различной минерализации и повышенной концентрации углекислоты в подземных водах.

Основные задачи работы формулируются следующим образом:

3. Выбор оптимального комплекса информативных простых и сложных признаков и выполнение серии операций по распознаванию выходных показателей Y в тестовых и прогнозных частях моделей;

Настоящая диссертационная работа является логическим продолжением научных работ, проводимых на кафедре гидрогеологии РГГРУ под руководством профессора, д.г.-м.н. А.Б.Лисенкова, которая расширяет методические подходы к изучению и поискам месторождений углекислых минеральных вод. Автором расширены возможности информационного анализа и проведена его адаптация, применительно к изучению месторождений углекислых минеральных вод региона КМВ. Методы исследований заключались в использовании широкого комплекса средств, включающего анализ и обобщение фондовых и литературных данных, дешифрирование космических изображений, обработку данных в ГИС среде, информационные расчеты, анализ и графическую интерпретацию полученных результатов.

Исходным геолого-гидрогеологическим материалом, положенным в основу исследований, послужили:

- данные дистанционного зондирования Земли, выполненного сенсором LandsatTM;

- опубликованная и фондовая литература большого числа авторов, в том числе:

A.M. Овчинникова, А.Б. Островского, Н.С. Погорельского, В.Г. Гимохина, С.А. Шагоянца,

B.Б. Адилова, А.Б. Лисенкова и других.

Для обработки фондовых материалов и материалов ДЗЗ автором были использованы современные программные продукты компаний ESRI (ArcGIS 9.2, ArcView GIS 3.2а, включая модуль пространственной обработки информации Spatial Analist), ERDAS Inc (пакет для обработки геоданных Erdas Imaging 8.4), модуль Lessa (автор А.А. Златопольский, http://Iessa.az.ru), Microsoft (Access 2003, Excel).

Научная новизна работы заключается в следующем:

Использованный в работе информационный анализ позволяет снизить экономические затраты при проведении поисковых работ в условиях достаточной изученности региона, за счет обучения и тестирования модели на известных участках и распознавания гидрогеологической ситуации на недостаточно изученных территориях. Также информационный анализ может быть применен при гидрогеологическом картировании в условиях недостаточной обеспеченности пунктами получения информации.

На защиту выносятся следующие положения:

2. Для месторождений минеральных вод типа «Нарзан» и «Ессентуки» определены конкретные ландшафтные, геологические, тектонические и гидрогеологические информативные признаки, по которым выполнено прогнозирование участков с повышенной концентрацией С02 и различной величиной минерализации минеральных вод.

Работа прошла апробацию на научных конференциях: «Новые идеи молодежи в науках о Земле», Москва, РГГРУ, 2010; Международной научной конференции: «Гидрогеология в начале XXI века», Новочеркасск, НПИ, 2006; Научной конференции: «Гидрогеология, инженерная геология и гидрогеоэкология», Томск, ТПУ, 2005; Международном симпозиуме «Будущее гидрогеологии: современные тенденции и перспективы», Санкт-Петербург, 2007; семинаре ЗАО «Геолинк» «Актуальные вопросы гидрогеологии и геоэкологии», 2009 г. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 3 работы в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Диссертационная работа состоит из 6 глав.

В первой главе рассматривается опыт применения алгебраической теории информации в геолого-гидрогеологических исследованиях, математический аппарат информационного анализа и алгоритм информационного анализа, адаптированный для изучения и поисков месторождений минеральных вод. Во второй главе приводятся оценка и результаты геолого-гидрогеологической изученности региона Кавказских Минеральных Вод. В третьей главе рассмотрены геолого-гидрогеологические условия Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод. В четвертой главе сформулированы основные особенности формирования минеральных вод территории КМВ, совокупность которых определяет концептуальную модель объектов исследования. Также приводится перечень показателей, участвующих в информационном моделировании и методы получения исходной информации. В пятой главе рассмотрено решение прогнозной задачи для Кисловодского и Ессентукского месторождений углекислых минеральных вод. В шестой главе изложены представления автора об условиях формирования углекислых минеральных вод в пределах Кисловодского и Ессентукского месторождений, основанные на результатах анализа матриц взаимной информативности, полученных в процессе составления пространственных информационных моделей.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору кафедры гидрогеологии РГГРУ, заслуженному деятелю науки РФ, д.г.-м.н. А.Б. Лисенкову за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы; заведующему кафедрой гидрогеологии РГГРУ, заслуженному деятелю науки РСФСР, д.г.-м.н. В.М. Швецу и всем сотрудникам кафедры гидрогеологии за внимание и всестороннюю помощь. Автор крайне признателен сотрудникам Федерального агентства по недропользованию «Роснедра» к.г.-м.н. Е.В. Попову и к.г.-м.н. Р.В. Грушину за помощь при выполнении работы. Автор благодарит д.г.-м.н., профессора кафедры гидрогеологии РГГРУ, д.г.-м.н. В.А. Грабовникова, доцента кафедры гидрогеологии РГГРУ, к.г.-м.н. Н.В. Фисун, к.г.-м.н. Е.Г. Потапова (ОАО «Холод»), к.г.-м.н. А.Н. Клюквина (ЗАО «Геолинк»), к.г.-м.н. А.В. Платонову (ФГУГП «Гидроспецгеология») за ценные советы.

Заключение Диссертация по теме "Гидрогеология", Королёв, Борис Игоревич

Заключение

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем: L. Усовершенствована и адаптирована методика информационного анализа для целей изучения месторождений минеральных вод региона КМВ:

1.1. В алгоритм информационного анализа автором введен блок, позволяющий провести оценку условий формирования минеральных вод месторождений региона КМВ. Для оценки условий формирования минеральных вод проводится анализ и интерпретация матриц взаимной информативности признаков, оказывающих наибольшее влияние на формирование обобщенных показателей химического состава подземных вод;

1.2. Для получения фактических значений показателей, участвующих в информационном моделировании, автором был разработан алгоритм, основанный на использовании ГИС. Применение ГИС позволяет существенно сократить время на обработку исходного картографического материала и добиться высокой пространственной и математической точности получаемых результатов. Кроме того, минимизация участия эксперта в обработке большого массива данных снижает количество ошибок, вызванных «человеческим фактором».

2. На основе адаптированной методики были составлены пространственные информационные модели Кисловодского и Ессентукского месторождений минеральных вод:

2.1. Были выделены поисковые признаки на минеральные воды типа «Нарзан» и «Ессентуки»:

2.1.1. Факторами, оказывающими основное влияние на формирование углекислых минеральных вод типа «Нарзан», являются: ландшафтный, геологический, тектонический и гидрогеологический. На территориях, характеризующихся нарушенным режимом подземных вод и присутствием нормального и инверсионного распределения уровней, поисковыми признаками следует считать комплекс сложных признаков. Этот комплекс состоит из 6 простых, наиболее информативные из которых - абсолютная отметка уровня подземных вод титонского водоносного подгоризонта, элементарные ландшафты и относительная плотность линеаментов северо-восточного простирания;

2.1.2. Факторами, оказывающими основное влияние на формирование углекислых минеральных вод типа «Ессентуки», являются: геологический, тектонический и гидрогеологический. На территориях, характеризующихся нарушенным режимом подземных вод, монотонным погружением стратиграфических подразделений и высокой степени раздробленности осадочного чехла, поисковыми признаками следует считать комплекс сложных признаков. Этот комплекс состоит из 8 простых, наиболее информативные из которых - минерализация подземных вод верхнемелового водоносного горизонта, относительная плотность всех линеаментов и абсолютная отметка кровли фундамента.

2.2. На базе выделенных поисковых признаков были сформированы оптимальные (по эффективности распознавания) матрицы Т, и проведено распознавание в пределах прогнозных участков территорий (Березовский участок Кисловодского местрождения и Новоблагодарненский участок Ессентукского месторождения). По результатам распознавания были построены прогнозные карты, на которых выделены области развития подземных вод с различной минерализацией и концентрацией углекислоты. Полученные прогнозные значения соответствуют данным, полученным в процессе разведки и эксплуатации рассмотренных участков, что говорит о возможности использования построенных пространственных информационных моделей для поиска новых месторождений минеральных вод Кисловодского и Ессентукского типов. 3. Для уточнения условий формирования углекислых минеральных вод, автором были рассмотрены матрицы взаимной информативности, полученные в процессе информационных расчетов. Результат анализа матриц показал:

3.1. Основным источником углекислоты в пределах рассмотренных территорий, являются крупные разломы фундамента северо-восточного простирания;

3.2. Для Кисловодского месторождения минеральных вод было установлено, что в пределах склонов долин и водораздельных пространств существует инверсия вертикального распределения напоров. Обусловленные этим нисходящие инфильтрогенные потоки препятствуют пространственной миграции углекислоты, мигрирующей из пород фундамента. На участках, где отмечается аллювиальный тип ландшафта, инверсия вертикального распределения напоров отсутствует, и создаются условия для беспрепятственной инжекции углекислоты в отложения титона и её пространственная миграция. Основную роль в формировании химического состава подземных вод титонского водоносного подгоризонта играют процессы растворения и углекислотного выщелачивания водовмещающих пород. Атмосферные воды по мере движения по титонскому водоносному подгоризонту от областей питания, взаимодействуя с сульфат содержащими породами, меняют свой состав на гидрокарбонатно-сульфатный и сульфатный. На участках, где концентрация углекислоты выше фоновых значений (более 0,5 г/л) отмечается рост минерализации за счет увеличения содержания гидрокарбонат иона;

3.3. Для Ессентукского месторождения минеральных вод было установлено, что основные скопления углекислоты приурочены к участкам, где относительная плотность всех линеаментов выше средней. В процессе настоящих исследований автором были получены результаты, которые подтверждают теорию глубинного происхождения углекислоты в подземных водах отложений осадочного чехла.

В пределах Ессентукского месторождения основное влияние на формирование подземных вод с различной минерализацией, следовательно, и разного химического состава оказывают процессы Схмешения инфильтрационных и древних морских вод, а также углекислотное выщелачивание водовмещающих карбонатных пород.

В результате смешения формируются воды гидрокарбонатно-хлоридного состава с широким диапазоном изменения минерализаций. Этот процесс интенсивнее идет в областях с высокой относительной плотностью линеаментов северо-западного простирания.

В процессе углекислотного выщелачивания водовмещающих пород формируются воды с минерализацией 5-10 г/л, на что указывает принадлежность к этому интервалу вод сульфатно-хпоридно-гидрокарбонатного и хлоридно-гидрокарбонатного состава, а так же участков с высоким содержанием углекислоты. В центральной части изучаемой территории, на участках с высокой проницаемостью отложений нижнего плиоцена, обусловленной в основном высокой плотностью линеаментов северного простирания, происходит подток подземных вод верхнего мела, обогащенных гидрокарбонат-ионом, в процессе углекислотного выщелачивания водовмещающих карбонатных пород. Также вертикальная взаимосвязь происходит и по разрывным нарушениям прочих простираний и по узлам разломов за пределами центральной части рассматриваемой территории.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Королёв, Борис Игоревич, Москва

1. Арманд А.Д. Информационные модели природных комплексов. М.: Наука, 1975. с. 120.

2. Берлянт A.M., Капралов Е.Г. и др. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. М.: ГИС-Ассоциация, 1999. -204с.

3. Бонгард М.М. Проблема узнавания. М.: Наука, 1957. с. 25.

4. Васильев А.Г. Анализ геохимических факторов модели распознавания образов. М.: МГРИ, 1987.-с. 21.

5. Высокоостровская Е.Б., Зеленецкий Д.С. О количественной оценке перспектив территории при поисках месторождений рудных полезных ископаемых, 1968, №8. с.58-71.

6. Гавришин А.И. Использование искусственных эталонов для оценки методов классификации природных объектов. В кн.: Оценка качества гидрогеологической и инженерно-геологической информации. Новочеркасск: Изд-во НПИ, 1980.-е. 100-109.

7. Герасимов А.П. Геологическое строение Минераловодского района. JI.: Горгеонефтеиздат, 1935.

8. Гоппа В.Д Введение в алгебраическую теорию информации. М: Наука. Физматлит, 1995. -с. 112.

9. Гоппа В.Д. Коды и информации. // Успехи математических наук. 1984. -т.39 вып.1(235) -с. 77-120.

10. Губерман Ш.А. Неформальный анализ данных в геологии и геофизике. М.: Недра, 1987. -с. 261.

11. Гудилин И.С., Комаров И.С. Применение аэрометодов при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях. М.: Недра, 1978. 319 с.

12. Девдарлани А.С., Грейсух B.JI. Роль кибернетических методов в изучении и преобразовании природных комплексов. Изв. АНСССР, сер.геогр., 1967. №6.

13. ДеМерс Майкл Н. Географические информационные системы. Основы.:Пер. с англ. М.: Дата+, 1999, 490 с.

14. Димаксян A.M., Почтарев В.И. Применение некоторых методов теории информации при изучении гидрометеорологических процессов. Метеорология и гидрология, 1963, №12. -с.152-161.

15. Дискретные свойства геофизической среды (под ред. Садовского М.А.). М.: Наука, 1989. -с.173.

16. Елисеева И.И., Рукавишников В.О. Группировка, корреляция, распознавание образов. М.: Статистика, 1977, с. 143.

17. Еремеев А.Н. Системный метод при выделении и оценке геологических объектов. Советская геология, 1976, №2, с.53-60.

18. Еремеев А.Н., Пинелис Р.Т., Власов Е.П. и др. Результаты сопоставления эффективности различных алгоритмов распознавания образов при решении некоторых геологических задач. В кн. Математические методы в геологии, вып. 2. М.: 1975. с.5-19.

19. Зыонг B.JT., Попов Е.В. О геологической эффективности использования геофизических методов для поисков и картирования золоторудного месторождения в северо-западном Вьетнаме. // Изв. вузов. Геол. и разв. 1999. №5. - с. 74-79.

20. Кавказские минеральные воды (под ред. В.В. Иванова). М.: Профиздат, 1972. -с.158.

21. Караванов К.П. Методологические исследования в региональной гидрогеологии (теоретический аспект). М.: Наука, 1986. -с.110.

22. Караванов К.П. Типизация подземных водоносных систем. М.: Наука, 1980. с.152.

23. Клюквин А.Н. Концепция геоэкологических исследований в Московском регионе // Геоэкологические исследования в Московском регионе (сборник научных трудов). М.: l990.-c.5-13.

24. Комаров И.С., Хайме Н.М. Применение понятий и мер теории информации в инженерной геологии при оценке неоднородности. Изв. Вузов, геол. и разв., 1968, №5. с.53-62.

25. Комаров И.С., Хайме Н.М., Бабенышев А.П. Многомерный статистический анализ в инженерной геологии. М.: Недра, 1976. -199 с.

26. Королев Б.И. Опыт разработки системных моделей для оценки качества подземных вод // Тезисы докладов Новые идеи молодежи в науках о Земле, М.: 2006. - С. 107.

27. Королев Б.И. Пространственная гидрогеохимическая модель Кисловодской группы месторождений углекислых минеральных вод. // Тезисы докладов Новые идеи молодежи в науках о Земле, М.: 2007. - С. 173-175.

28. Королев Б.И. Методика прогнозирования зон повышенной минерализации подземных вод и участков скопления углекислоты на территории Ессентукского месторождения минеральных вод. // Тезисы докладов Молодые наукам о Земле, - РГГРУ. М.: 2010. - С 139.

29. Кульбак С. Теория информации и статистика. М.: Наука, 1967. с.408.

30. Лисенков А.Б. Научно-методические основы диагностирования эколого-гидрогеологических систем. /Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.г.-м.н. М.: МГУ, 1995.-c.44.

31. Лисенков А.Б. Информационный подход к анализу гидрогеологических систем.// Изв. вузов. Геол. и разв-1990 -№3.-с.117-122.

32. Лисенков А.Б. Информационный подход к распознаванию образов при решении эколого-гидрогеологических задач // Геоэкология. -1994. -№4. -с.119-131.

33. Лисенков А.Б. Использование информационного подхода и алгоритма «распознавания образов» для оценки эколого-гидрогеологических условий. // Изв. вузов. Геол. и разв. -1992.-№4.-с. 112-116.

34. Лисенков А.Б. Методика решения диагностических задач в гидрогеологии. // Геоэкология. -1994.-№6.-с. 107-118.

35. Лисенков А.Б., Королев Б.И. Метод косвенной оценки качества подземных вод на основе анализа ландшафтной и геоэкологической информации. // Геология и разведка. М.:2006 №6. С. 29-32.

36. Лисенков А.Б., Королев Б.И. Попов Е.В., Грушин Р.В. Прогнозирование зон повышенной минерализации подземных вод и участков скопления углекислоты на Ессентукском месторождении минеральных вод. // Разведка и охрана недр. М.: 2008 №. 10 С. 55-59.

37. Лисенков А.Б., Корчуганова Н.И., Попов Е.В. Информационный анализ при поисках россыпных месторождений. // Геологическое изучение и использование недр. Вып. 4. М.: Геоинформмарк, 1996. с.54-64.

38. Лисенков А.Б., Попов Е.В., Грушин Р.В., Королев Б.И. Методология организации поисков месторождений углекислых минеральных вод на территории Северо-Кавказского региона // Разведка и охрана недр. М.: 2007 №2-3. С. 84-87.

39. Николаев Ю.В. Классификация гидрометеорологических процессов с помощью ЭВМ. Л.: Гидрометеоиздат, 1976.-с.36.

40. Никитин А.А. Основы комплексной интерпретации геофизических данных. В кн. Комплексирование методов разведочной геофизики. М.: Недра, 1984. с.42-56.

41. Овчинников A.M. Минеральные воды. М.: Госгеолтехиздат, 1963. с. 375

42. Пантелеев И.Я. Очерк истории изучения и развития Кавказских минеральных вод. М.: Госгеолтехиздат, 1955.-е. 155.

43. Пендин В.В. Комплексный количественный анализ информации в инженерной геологии (теория, методология, приложения). / Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.г.-м.н. М.: 1992. -с.42.

44. Погорельский Н.С. Углекислые воды большого района Кавказских Минеральных Вод. Ставрополь: Ставропольское книжное издательство, 1973. -с.389.

45. Разумов А.Н., Адилов В.Б., Давыдова О.Б. и др. Классификация минеральных вод и лечебных грязей для целей их сертификации. Методические указания № 2000/34. М.: РНЦ ВМиК, 2004. -75 с.

46. Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики и теория механизмов мозга. М.: Мир, 1965. -с.275.

47. Спектор С.В. и др. Информационный бюллетень о состоянии недр на территории Российской Федерации в 2008 году. Вып. 32.-М.:000 «Геоинформмарк», 2009.- 212 с.

48. Урсул А.Д. Информационный критерий развития в природе. Философские науки, 1966, №2. с.57-63.

49. Хартли Р., Передача информации, в сборнике «Теория информации и ее приложения», Физматгаз, 1959. с. 5-35.

50. Хаустов А.П. Многомерный анализ гидрогеологических систем горноскладчатых областей. Новосибирск: Наука, 1986. -110 с.

51. Швец В.М., Лисенков А.Б., Кучаев В. J1., Попов Е.В., Головин В.В. Формирование родникового стока на территории г. Москвы // Водные ресурсы. 1998. - №6. - с. 652-660.

52. Швец В.М., Лисенков А.Б., Попов Е.В., Кучаев В. Л., Головин В.В. Родники на территории г.Москвы (гидрогеологическое, ландшафтное и рекреационное значение) // Изв. вузов. Геология и разведка. -1998. №1. -с. 89-95.

53. Швец В.М., Лисенков А.Б., Попов Е.В., Кучаев В. Л., Головин В.В. Родники на территории г.Москвы (экологическое и ландшафтное значение) // Геоэкология. -1999. -№1. -с. 42-47.

54. Швец В.М., Лисенков А.Б., Попов Е.В. Родники Москвы. -М.: Научный мир, 2002. 160 с.

55. Шеннон К. Математическая теория связи. В кн. Работы по теории информации и кибернетике. М.: ИЛ, 1963. с.243-332.

56. Hartley R.V.L., Transmission of information, Bell Syst. Techn. J. (1928), July, 535

57. Shannon C.E., Weaver E., Mathematical theory of communication, Univ. of III. Press, Urbana, III., 1949.1. Фондовая литература

58. Арутюнянц P.P., Качан T.B., Мякота З.А. и др. Отчет о разведке Железноводского месторождения углекислых термальных вод в Ставропольском крае с подсчетом эксплуатационных запасов по состоянию на 1.01.1983 г. Отчет в 3-х томах, 1983.СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

59. Барабанов Л.Н., Требухова Т.М. и др. Переоценка эксплуатационных запасов минеральных вод месторождений разрабатываемых курортами КМВ. Курорт Ессентуки, запасы по состоянию на 01.01.1992 г. Отчет в 2-х томах, 1992. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

60. Бевзик В.И. Отчет о первой стадии детальной разведки Нагутского месторождения минеральных вод. (Подсчет запасов произведен по состоянию на февраль 1970 г.). Отчет в 2-х томах, 1970. Фонды ОАО «Кавказгидрогеология».

61. Бодунов-Скворцов И.Е. Отчет о гидрогеологических исследованиях северной части Ессентукского месторождения минеральных вод и подсчет запасов. 1954. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО, с.320.

62. Григорьев Н.А., Чернцов А.И. Минеральные источники Северного Кавказа и их гидрогеологическое районирование. 1940. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО, с. 286.

63. Иовдальский А.А. Предварительный отчет о поисково-разведочных работах на минеральные воды в г. Кисловодске. 1950. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО, с. 313.

64. Иовдальский А.А. Отчет о разведочных работах в г. Кисловодске в 1949-1950 гг. Отчет в 3-х томах, 1951. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

65. Иовдальский А.А. Отчет об опытных гидрогеологических работах в центральной части Кисловодского месторождения. Отчет в 2-х томах, 1952. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

66. Иовдальский А.А., Новичихин Д.М. Сводный отчет о разведочных и гидрогеологических работах на Березовском месторождении минеральных вод. Отчет в 2-х томах, 1961. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

67. Ковалевский Г.Ф. Промежуточный отчет о поисково-разведочных работах на Ольховском месторождении минеральных вод за 1964-65 гг. 1966. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО, с. 304.

68. Ковалевский Г.Ф. Отчет о поисковой разведке на углекислые минеральные воды в верховье р. Подкумок за 1968-69 гг. Отчет в 2-х томах, 1969. Фонды ОАО «Кавказгидрогеология».

69. Ковалевский Г.Ф. Отчет о предварительной разведке на углекислые минеральные воды в верховье р. Подкумок за 1969-70 гг. Отчет в 3-х томах, 1970. Фонды ОАО «Кавказгидрогеология».

70. Краснов П.Г. Отчет о результатах разведочного бурения на воду в северо-восточной части г. Кисловодска в 1947г. Отчет в 2-х томах, 1947. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

71. Лумельский И.Л. Отчет о детальной разведке Кумского и Подкумского месторождений углекислых минеральных вод в Ставропольском крае за 1959-62 гг. Отчет в 5-и томах, 1962. Фонды ОАО «Кавказгидрогеология».

72. Лумельский И.Л., Минко А.А. и др. Отчет о детальной разведке Ольховского месторождения углекислых минеральных вод. Отчет в 2-х томах, 1967. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

73. Мякота З.А., Сулиборская Ю.Г. Отчет о бурении разведочпо-эксплуатационной скважины № 40 на восточном склоне г. Машук. 1972. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО, с. 180.

74. Мякота З.А. Отчет о разведке углекислых термальных вод нижнемеловых и валанжино-волжских отложений в районе г. Бештау с подсчетом эксплуатационных запасов по состоянию на 31 .XII. 76 г. Отчет в 5-и томах, 1976. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

75. Мякота З.А., Потапов Е.Г., Лумельский И.Л. и др. Отчет по переоценке эксплуатационных запасов минеральных углекислых вод типа «Ессентуки-4» на Ессентукскомместорождении по состоянию на 1 декабря 1987 года. Отчет в 3-х томах, 1987. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

76. Островский А.Б. Отчет о детальных поисках на Нагутском месторождении минеральных вод в Ставропольском крае. Отчет в 3-х томах, 1980. Фонды ОАО «Кавказгидрогеология».1. ВIII

77. Петошин П.И., Полякова Т.А., Васильева Ю.К. и др. Отчет о произведенных опытных гидрогеологических работах на опорной скважине 1-КМВ в Ессентуках, с подсчетом эксплуатационных запасов. Отчет в 2-х томах, 1965. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

78. Погорельский Н.С. Отчет по опытным откачкам воды из буровой скважины № 33 для выявления эксплуатационных ресурсов минеральной воды в г. Ессентуки в 1947 г. 1948. Отчет в 2-х томах, СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

79. Погорельский Н.С., Шегоянц С.А. Ессентукские минеральные воды 1810-1940 г.г. Отчет в 5 томах, 1941. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

80. Самотей М.А. Отчет о детальной разведке на слабоминерализованные слабоуглекислые воды в верховье р. Подкумок за 1973-1975 гг. Отчет в 2-х томах, 1975. Фонды ОАО «Кавказгидрогеология».

81. Сидоренко В.П. Отчет «О результатах поисково-разведочного бурения на Джемухской площади Ставропольского края». Отчет в 3-х томах, 1983. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

82. Сулейманова С.М. Отчет о бурении глубокой разведочной скважины № 67 в районе г. Острой. Отчет в 2-х томах, 1975. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

83. Тимохин В.Г., Боревский Б.В. Отчет об оценке ресурсного потенциала минеральных и пресных подземных вод минераловодского артезианского бассейна. Отчет в 6-и книгах, 2006 г. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО

84. Райхель СЛ., Островский А.Б. Отчет о детальной разведке эксплуатируемого Кумского месторождения углекислых минеральных вод в Ставропольском крае РСФСР за 1985-1990 гг. Отчет в 3-х книгах, 1990. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

85. Туманов А.С. Отчет о геологическом изучении Западно-Бештаугорского участка с целью подсчета эксплуатационных запасов углекислых минеральных вод на скважине № 79 (по состоянию на 01.08.2000 г.). 2000. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО, -с. 196.

86. Хабаровская М.В. Переоценка эксплуатационных запасов минеральных вод месторождений, разрабатываемых курортами КМВ. Курорт Кисловодск (с подсчетом запасов по состоянию на 1.06.92 г.). Отчет в 3-х томах, 1992. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

87. Шагоянц С.А. Отчет о результатах бурения скважины № 39 в Ессентуках. 1948. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО,-с.214.

88. Щербаков А.В. Отчет о поисках минеральных вод восточного склона г. Машук и района, расположенного между лакколитами Машук и Лысая Ставропольского края. Отчет в 2-х томах, 1988. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.г. 1997. СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО.

89. Щипачев В.П., Августинский B.JT. и др. Отчет о поисковых работах на минеральные воды на Бугунтинской площади для расширения гидроминеральной базы курорта Ессентуки (1973-1976 гг.). Отчет в 3-х томах, 1976. Фонды ОАО «Кавказгидрогеология».

Информация о работе

Королёв, Борис Игоревич
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.07

Диссертация

Изучение Кисловодского и Ессентукского месторождений углекислых минеральных вод на основе информационного анализа - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы